聚苯并咪唑/倍半硅氧烷/离子液体复合质子交换膜的制备与性能
发布时间：2021-02-23 18:51
质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是一种绿色,高效的新能源,具有能量转换效率高、环境友好、启动快等优点在固定电站和移动电源方面具有广泛的应用。目前广泛使用的质子交换膜是杜邦公司的全氟磺酸膜Nafion?,但其工作温度低（<100℃）,成本高等缺点,限制了质子交换膜燃料电池的广泛商业化应用。因此开发一种价格低廉且能应用于高温、低湿条件下的质子交换膜材料成为关键。聚苯并咪唑类（PBIs）材料因其具有优异的热/化学稳定性、机械性能,且在掺杂磷酸后在高温低湿条件下具有良好的质子传导性能而受到了广泛的研究。本文选用PBIs中结构最简单的聚2,5-苯并咪唑（ABPBI）作为聚合物基材,选用苯基三硅醇笼状倍半硅氧烷（SO-POSS）作为无机纳米填料对ABPBI进行改性,并将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF4）离子液体填充进复合膜中作为无水质子导体。具体研究内容如下:1)通过溶液聚合法合成ABPBI并采用流延法制备ABPBI膜。对ABPBI进行了一系列性能表征,发现ABPBI具有良好的热稳定性,吸水性以及吸酸性,磷酸掺杂后的ABPBI膜的质子传导率随磷酸掺杂量的增加而增大。2)...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 质子交换膜燃料电池
1.2.1 质子交换膜燃料电池的基本结构及工作原理
1.2.2 质子交换膜燃料电池的优缺点
1.2.3 质子交换膜燃料电池的应用
1.3 质子交换膜
1.3.1 全氟磺酸质子交换膜
1.3.2 聚苯并咪唑类质子交换膜
1.4 多面体聚倍半硅氧烷
1.4.1 多面体聚倍半硅氧烷的结构及性能
1.4.2 多面体聚倍半硅氧烷在聚合物改性中的作用
1.4.3 多面体聚倍半硅氧烷在质子交换膜中的应用
1.5 离子液体基质子交换膜
1.5.1 离子液体的定义及分类
1.5.2 离子液体在质子交换膜中的应用
1.6 本论文的选题意义及研究内容
第2章 聚 2,5-苯并咪唑质子交换膜的制备与表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备及测试仪器
2.2.3 ABPBI的合成
2.2.4 ABPBI膜的制备
2.2.5 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 ABPBI的结构分析
2.3.2 ABPBI的热稳定性分析
2.3.3 ABPBI膜的吸水率及磷酸掺杂水平测试
2.3.4 磷酸掺杂ABPBI膜的质子传导率测试
2.5 本章小结
第3章 聚 2,5-苯并咪唑/倍半硅氧烷复合质子交换膜的制备与表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备及测试仪器
3.2.3 ABPBI/SO-POSS的合成
3.2.4 ABPBI/SO-POSS膜的制备
3.2.5 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 ABPBI/SO-POSS的结构分析
3.3.2 ABPBI/SO-POSS的热稳定性分析
3.3.3 ABPBI/SO-POSS膜的表面形貌分析
3.3.4 ABPBI/SO-POSS膜吸水率和磷酸掺杂水平测试
3.3.5 磷酸掺杂ABPBI/SO-POSS膜质子传导率测试
3.4 本章小结
第4章 聚 2,5-苯并咪唑/倍半硅氧烷/离子液体复合质子交换膜的制备与表征
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验设备及测试仪器
4.2.3 ABPBI/SO-POSS-[BMIM]BF4膜的制备
4.2.4 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 膜的结构分析
4.3.2 膜的热稳定性表征
4.3.3 膜的表面形貌表征
4.3.4 离子液体流失率实验分析
4.3.5 膜的吸水率测试
4.3.6 膜的质子传导率测试
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 全文结论
5.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池的应用研究进展[J]. 马成乡. 山东化工. 2015(09)
[2]离子液体的种类及其物化性质的研究[J]. 王婧菲. 黑龙江科学. 2014(02)
[3]质子交换膜燃料电池发展前景探讨[J]. 张丽彬,陈晓宁,吴文健,高洪涛. 农业工程技术(新能源产业). 2011(04)
[4]多面体低聚倍半硅氧烷改性聚合物材料研究进展[J]. 林谦,陈超,孙争光,黄世强. 有机硅材料. 2009(03)
[5]聚苯并咪唑的化学改性及其应用[J]. 卢艳华,陈建敏,周惠娣. 材料导报. 2009(07)
[6]质子交换膜燃料电池研究进展[J]. 刘丰峰,卢玫. 通信电源技术. 2009(02)
[7]耐高温聚苯并咪唑树脂的制备研究[J]. 陈宝书,栾道成,焦高鹏,赵定,朱勇辉. 西华大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]3,3’,4,4’-四氨基二苯醚的合成与表征[J]. 宋丽艳,余文学,黄斌,付桂云. 江西化工. 2007(01)
[9]Preparation and characterization of SMA/S-POSS hybrid membranes for direct methanol fuel cell applications[J]. CHANG Young-wook. Rare Metals. 2006(S1)
[10]质子交换膜燃料电池气体扩散层的研究进展[J]. 王晓丽,张华民,张建鲁,徐海峰,衣宝廉. 化学进展. 2006(04)
硕士论文
[1]离子液体填充质子交换膜的制备及性能研究[D]. 张涛.郑州大学 2014
[2]新型聚苯并咪唑类高温质子交换膜的制备、表征及其交联改性研究[D]. 葛瑞祥.北京化工大学 2013
[3]新型聚苯并咪唑类质子交换膜的制备与性能研究[D]. 徐燕燕.北京化工大学 2013
本文编号：3048061
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 质子交换膜燃料电池
1.2.1 质子交换膜燃料电池的基本结构及工作原理
1.2.2 质子交换膜燃料电池的优缺点
1.2.3 质子交换膜燃料电池的应用
1.3 质子交换膜
1.3.1 全氟磺酸质子交换膜
1.3.2 聚苯并咪唑类质子交换膜
1.4 多面体聚倍半硅氧烷
1.4.1 多面体聚倍半硅氧烷的结构及性能
1.4.2 多面体聚倍半硅氧烷在聚合物改性中的作用
1.4.3 多面体聚倍半硅氧烷在质子交换膜中的应用
1.5 离子液体基质子交换膜
1.5.1 离子液体的定义及分类
1.5.2 离子液体在质子交换膜中的应用
1.6 本论文的选题意义及研究内容
第2章 聚 2,5-苯并咪唑质子交换膜的制备与表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备及测试仪器
2.2.3 ABPBI的合成
2.2.4 ABPBI膜的制备
2.2.5 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 ABPBI的结构分析
2.3.2 ABPBI的热稳定性分析
2.3.3 ABPBI膜的吸水率及磷酸掺杂水平测试
2.3.4 磷酸掺杂ABPBI膜的质子传导率测试
2.5 本章小结
第3章 聚 2,5-苯并咪唑/倍半硅氧烷复合质子交换膜的制备与表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备及测试仪器
3.2.3 ABPBI/SO-POSS的合成
3.2.4 ABPBI/SO-POSS膜的制备
3.2.5 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 ABPBI/SO-POSS的结构分析
3.3.2 ABPBI/SO-POSS的热稳定性分析
3.3.3 ABPBI/SO-POSS膜的表面形貌分析
3.3.4 ABPBI/SO-POSS膜吸水率和磷酸掺杂水平测试
3.3.5 磷酸掺杂ABPBI/SO-POSS膜质子传导率测试
3.4 本章小结
第4章 聚 2,5-苯并咪唑/倍半硅氧烷/离子液体复合质子交换膜的制备与表征
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验设备及测试仪器
4.2.3 ABPBI/SO-POSS-[BMIM]BF4膜的制备
4.2.4 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 膜的结构分析
4.3.2 膜的热稳定性表征
4.3.3 膜的表面形貌表征
4.3.4 离子液体流失率实验分析
4.3.5 膜的吸水率测试
4.3.6 膜的质子传导率测试
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 全文结论
5.2 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池的应用研究进展[J]. 马成乡. 山东化工. 2015(09)
[2]离子液体的种类及其物化性质的研究[J]. 王婧菲. 黑龙江科学. 2014(02)
[3]质子交换膜燃料电池发展前景探讨[J]. 张丽彬,陈晓宁,吴文健,高洪涛. 农业工程技术(新能源产业). 2011(04)
[4]多面体低聚倍半硅氧烷改性聚合物材料研究进展[J]. 林谦,陈超,孙争光,黄世强. 有机硅材料. 2009(03)
[5]聚苯并咪唑的化学改性及其应用[J]. 卢艳华,陈建敏,周惠娣. 材料导报. 2009(07)
[6]质子交换膜燃料电池研究进展[J]. 刘丰峰,卢玫. 通信电源技术. 2009(02)
[7]耐高温聚苯并咪唑树脂的制备研究[J]. 陈宝书,栾道成,焦高鹏,赵定,朱勇辉. 西华大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]3,3’,4,4’-四氨基二苯醚的合成与表征[J]. 宋丽艳,余文学,黄斌,付桂云. 江西化工. 2007(01)
[9]Preparation and characterization of SMA/S-POSS hybrid membranes for direct methanol fuel cell applications[J]. CHANG Young-wook. Rare Metals. 2006(S1)
[10]质子交换膜燃料电池气体扩散层的研究进展[J]. 王晓丽,张华民,张建鲁,徐海峰,衣宝廉. 化学进展. 2006(04)
硕士论文
[1]离子液体填充质子交换膜的制备及性能研究[D]. 张涛.郑州大学 2014
[2]新型聚苯并咪唑类高温质子交换膜的制备、表征及其交联改性研究[D]. 葛瑞祥.北京化工大学 2013
[3]新型聚苯并咪唑类质子交换膜的制备与性能研究[D]. 徐燕燕.北京化工大学 2013
本文编号：3048061
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